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云漫:如何利用移轴镜头的俯仰动作控制景深?

2019-07-23来源:健康女人网

这是移轴镜头的最后一课。上次讲了移轴镜头的相场,还有如何用它接片以及避免透视变形。这次我们讲移轴镜头的另一个重要功能——通过俯仰动作来让照片从最近到最远都清晰。

  

我们先来看看一个普通镜头的对焦示意图: 


  

在风光摄影里,我们一般都要求从前景(图中的小花)到远景(图中的山)这个范围内的各种景物都非常清晰。

  

严格地说,画面中只有对焦点处的景物才是绝对清晰的。 其他地方都不清晰。 更严格地说,对焦点上和传感器平行的平面叫物平面。 处于物平面上景物都清晰,物平面前后都不清晰。


也就是说,如果我们对焦在前景中的小花(B),那么远景的山是不可能绝对清晰的。 反之,如果我们对焦在远景处的山(A),那么前景里的小花是不会绝对清晰的。


但是, 传感器的分辨率不是无限的,人眼的视力分辨率也有限。 在实际中,在对焦点(物平面)前一点或后一点处的景物,虽然理论上不是绝对清晰,但实际上我们人眼觉得“够清晰”了,我们就可以接受。这就是景深的基本概念。

  

我们也知道,光圈越小,景深越大。 如果光圈够小,那么有可能做到让小花和远山看起来同时都清晰。但我们同时也知道,由于衍射效应,在使用现代高像素相机的时候,光圈不能缩的太小,一般不建议小于f/11。所以很多时候我们会觉得景深不够用。

  

此外,当代风光摄影师喜欢挑战自己, 很多人喜欢让前景距离镜头非常近,这时哪怕我们忽视衍射效应,用f/22这样的小光圈,景深也不够。怎么办?

  

我们以前说过可以用景深合成。但景深合成对后期提出了更多要求。有些场景需要很多张图片进行合成,很麻烦。如果场景里有风中晃动的花草,那么景深合成会是一件极其头疼的事。另外,如果我们要接片,那么每一个位置都得景深合成,大大增加了工作量。

  

移轴镜头和技术相机的“俯仰”动作,为我们提供了一个避免复杂后期的前期解决手段。

  

从原理上来说,俯仰动作极其简单。

  

普通相机的传感器平面和镜头平面是平行的。 这样的结构,不可能让前景和远景同时绝对清晰。 我们能做的,只能是通过缩小光圈,让前景和远景都落在一个相对清晰的景深范围内。

  

可是,如果我们让传感器倾斜一下(见图),那么我们不就轻易地可以让前景和远景都绝对清楚了吗?而且我们不需要缩小光圈。这个动作被称为“俯仰”。


  

在传统的大画幅机器上,我们可以通过“后背俯仰”这个动作来实现这个功能。不过所有的135相机和绝大多数中画幅相机,后背(传感器)是固定的,做不了这个动作。做不了也没关系, 因为对于风光摄影来说,这个动作几乎没啥用。 改变传感器的角度,必然会引入透视变形。本来是笔直的建筑或树木(下图右),现在会东倒西歪了(下图左)。


 

对风光摄影来说,我们最有用的动作,是“镜头俯仰”。 我们不是改变后背的角度,而是改变镜头平面的角度。其作用是一样的, 但因为调整的时候不改变传感器的角度,自然不会引入新的透视变形。

这是没有镜头俯仰时候的镜头结构示意图(图片来自阿尔帕相机公司技术文件)


这是用了镜头俯仰动作时候的镜头结构示意图(图片来自阿尔帕相机公司技术文件)

  

那么我们怎样实现镜头俯仰?

  

如果是大画幅技术相机(下图右,图片来自网上),我们可以轻易地通过扭曲皮腔来做到这点。如果是阿尔帕这类中画幅技术相机(下图中),我们可以通过一个俯仰接环,来让大部分镜头实现俯仰功能,135相机上也可以买到俯仰接环,接上某些镜头,实现俯仰(和移轴)功能。


  

但上述这些都是小众用法。

  

-〉大画幅相机使用者很少,而且限制太多。

-〉阿尔帕一类中画幅系统的价格远远超过一般爱好者能承受的范围。

-〉俯仰接环限制更多。

  

对绝大多数专业摄影师或业余爱好者来说,用移轴镜头进行俯仰是最实用,最方便的选择。

  

注意,镜头不光只是可以上下俯仰。我们也可以左右“俯仰”(俯仰这个词这里显然不合适,所以左右倾斜镜头平面的动作一般叫摇摆)。想象一下,如果我们相机前面有一堵斜墙,从最近处到最远处延伸。 用摇摆动作就可以让这面墙从前到后都清晰。

  

上一课我们讲了,移轴镜头(比如佳能的TSE-17,TSE-24)有特殊机械结构,可是实现移动动作,同样,这些镜头也有机械结构,可以实现俯仰动作。

  

佳能的这些移轴镜头的一个方便之处,就是移动方向和俯仰方向是独立的, 比如,我们可以让镜头左右移动(用来水平接片), 同时让镜头上下俯仰(用来控制景深)。 但我们也可以让镜头上下移动(用来避免透视变形,或垂直接片),同时让镜头上下俯仰(用来控制景深)。

  

尼康的传统的PCE移轴镜头 (比如 PCE 24),这个两个动作的关系是固定的。它们的出厂设定完全不适合风光摄影,如果你要上下移动避免透视变形,那么镜头就不能上下俯仰控制景深。它这时候只能左右摇摆。而摇摆动作拍某些建筑的时候也许有用,但对风光摄影几乎没啥用。 想改变的话,必须送厂里修改。但改变后,又有新限制。 新的PCE 19镜头似乎解决了这个问题,它和佳能一样,可以独立控制了。

  

需要注意的是,我们常说移轴镜头可以增加景深或实现大景深。但这只是平时一种偷懒的说法, 因为不这么说,我们要费无数口舌去解释,但实际上,移轴镜头不能增加景深, 移轴镜头只能改变物平面的角度。

  

传统非移轴镜头,位于物平面上景物才是绝对清晰的, 其他地方的景物必须位于景深范围内,其清晰度才能接受。景深范围由光圈决定,这个景深范围是一个立方形空间,由前后两个平行平面决定的。显然,这个空间的上下部分都浪费了。



佳能24移轴镜头,f/11,不俯仰,对焦在超焦距处(4.99米)时候的景深。图中绿色部分是景深范围,从2.51米到无穷远都清晰 

  

同样,当镜头俯仰后,物平面的角度变了,不再是平行于镜头和传感器的一个平面,而是倾斜的。 位于这个平面上的景物都是绝对清晰的。离开这个平面就不清晰了。但这个时候我们同样有一个景深范围,只要景物在这个范围内,其清晰度就可以接受, 这个景深范围同样是靠光圈值控制。

  

所以,我们再重复一次:


1) 景深只能通过光圈控制。

2) 俯仰动作不能增加景深。它只是改变物平面角度,只是多数(但不是所有) 情况下,在风光摄影里, 这个新角度更容易利用景深范围,实现从前到后都清晰的画面,

  

在风光摄影里,我们100%都是让镜头下俯,增加清晰范围,上仰只会减少清晰度范围。如果你要实现那种用超广镜头但画面中只有一处清晰,剩下都模糊的“玩具模型”效果,那么可以用上仰(或摇摆)。

  

因此,在风光摄影里,当我们说俯仰动作,几乎一定是下俯动作。阿尔帕技术相机的俯仰动作只能往一个方向,就是这个原因。当镜头下俯后,景深范围不再是一个立方形空间,而是一个锲形 (见下图)。 这个锲形的夹角范围(清晰范围)靠光圈和俯仰角度决定。

  

光圈越小,夹角越大, 景深范围越大。

  

俯仰角度越小,焦平面倾斜角度越小,夹角越大, 景深范围越大。

  

俯仰角度越大,焦平面倾斜角度越大,夹角越小, 景深范围越浅。

 


佳能5DSR + TSE-24镜头,不俯仰,f/11, 对焦在超焦距点(4.99米处)获得最大景深。物平面(绝对清晰)在4.99米处,从2.51米到无穷远都相对清晰。比2.51米更近点景物就没法清晰了。


 


佳能5DSR + TSE-24镜头,镜头往下俯1度,f/11. 画面中的绿色锲形就是景深范围,尖的部分靠近镜头。锲形里红色线是物平面,这个面从相机脚下一直延伸到无穷远, 位于这个面上的景物都绝对清晰。位于绿色区域的景物都在景深范围内,都是相对清晰。 


注意,如果景物太高(比如前景里有棵树),那么自然会超出绿色范围,超出部分是不会清晰的。



佳能5DSR + TSE-24镜头,镜头往下俯1度,f/4. 显然因为光圈增大,景深范围变薄。 虽然物平面还是从相机脚下一直延伸到无穷远,但稍微有点高的景物就会超出景深范围。



佳能5DSR + TSE-24镜头,镜头往下俯2度,俯仰角度增加到2度后,景深范围非常薄。

 

  

对焦的作用

  

使用普通定焦镜头的时候,我们有2个可以调节景深的参数: 光圈值和对焦距离。使用移轴镜头(都是定焦)的时候,我们有三个可以调节的参数: 光圈值,俯仰角度,和对焦距离。前面讲过了调整俯仰角度和光圈的作用。现在我们来看看对焦距离的作用。

  

镜头俯仰后,我们传统的光学常识都被颠掉了, 比如对焦。俯仰之后,镜头对焦改变的,不再是物平面到镜头的距离,而是物平面的角度。


固定光圈和俯仰角度, 对焦无穷远处的物平面的角度


固定光圈和俯仰角度, 对焦1.48米处的物平面的角度

  

在传统镜头里,对焦超过无穷远处是没有意义的,但镜头俯仰后,对焦超过无穷远显然是可以的。

  

沙姆定律

  

提起技术相机或移轴相机对焦,几乎所有的教科书都会提起“沙姆定律”,这个定律由奥地利陆军上尉西多尔·莎姆夫禄格(Theodor Scheimpflug)发现,最早用于航空摄影的校正,后来成了大画幅相机摄影里的最重要的定律。

  

镜头俯仰后,相机系统里有三个平面:

  

·对焦平面(物平面)(所有清晰的被摄体平面)

·影像平面(传感器平面)

·镜头平面


  

沙姆定律说, 如果我们想物平面上所有点都能拍摄清晰, 那么传感器平面,镜头平面,还有物平面这三平面必须相交于某一条线 (沙姆线)。


  

我们想象一下,任何两个非平行平面, 它们一定会相交于一条线,对吧?但三个平面就不一定会相交于一条线了,对吧? 需要满足很严格的条件才行,

  

不过说实话,所有书上都提沙姆定律,但大概没几个人敢说,沙姆定律在实际中对我们对焦真没啥用。

  

我胆子大,我今天就说,还说三次:

  

沙姆定律对实际操作毫无帮助。

沙姆定律对实际操作毫无帮助。

沙姆定律对实际操作毫无帮助。

  

因为沙姆定律是一个必要条件, 不是一个充分条件。

  

必要条件和充分条件的概念中学就学过了,我为大家举例说明什么是充分条件和必要条件。

  

拍摄时候相机里必须有电池 :必要条件,但有电池不一定能拍到照片(万一没带镜头或卡呢),有电池不是充分条件。

  

鸟一定有翅膀(必要条件),有翅膀的不一定是鸟。

  

拍摄时景物必须在最近对焦距离之外(这是必要条件),但在最近对焦距离之外也不一定能对上焦(但对焦错误,景深不够,也会导致失败)。

  

三个平面必须相交于一条线上(这是必要条件),但不是任何一个组合都能保证对焦清晰(可三平面有无数种组合可以相交于一条线,但只有一种组合能保证彻底清晰)。

  

传统上,沙姆定律只能告诉我们“有办法”去拍摄清晰的照片 (当然有办法), 但不能告诉我们“如何做”,“如何去设置相机”。绝大多数摄影师只能来回反复调俯仰角度和焦距,非常麻烦,我们也没法肯定某一个场景是否能够保证处处都清晰,很多人认为利用沙姆定律去对焦太难,太高级了。其实他们根本没用沙姆定律。

  

传统对焦法真很麻烦:


(1)把俯仰角度归零。

(2)转动对焦环(这些都是手动镜头),让最远处的景物清晰。

(3)慢慢调整俯仰角度让镜头下俯,让画面最近部分慢慢越来清晰,直到清晰为止, 注意角度不要调过。

(4)再回去看最远处, 一般来说最远处这时候不清晰了, 调整对焦环让远景清晰。

(5)重复上面动作,直到前后都清晰为止。

(6)你可能要反复好几次才可以。如果眼神不太好的,那可不容易做这事。如果是在光线极其昏暗的情况下调焦,那几乎是不可能的任务。

  

查表对焦法

  

传统对焦方式靠来回反复调试,非常麻烦的原因,是因为我们需要同时控制两个变量——俯仰角度和对焦距离。这两个变量必须在一个特定组合才能处处清晰。我们只能通过反复试两个变量,同时靠肉眼观察是否清晰来决定这些值。

  

我在给用技术相机的用户讲课的时候,会提到“第二沙姆定律”,把这个定律和传统的沙姆定律联合使用,才能对我们的实际对焦起到指导作用。几乎没有任何中文教程提及过第二沙姆定律,英文教材里提及的也极少,最权威的教科书《大画幅摄影》里对它只字不提。

  

我不想也没必要讲数学公式了,也不讲原理了。除非你是技术狂,否则没必要知道。 我直接给结论吧。

  

这个技术最简单的办法,是我们可以提前为每一个镜头计算好一个表格。在实际操作的时候,可以精确地一步把俯仰角度调整到位。这是一个革命性的调焦办法, 特别适合带俯仰刻度的相机(如移轴镜头和阿尔帕相机)。因为一旦俯仰角度确定后,我们只有一个变量要控制 - 就是对焦距离。这就和用普通镜头一样了。

  

这是新式查表对焦法:


(1)测量相机到地面的高度(一开始可以用皮尺量, 几次以后,我们可以直接从三脚架打开的节数直接估计出高度)

(2)查表 - 建议把表记在手机里,或印出来放相机包里。根据高度,我们立刻知道俯仰角度。

(3)直接把镜头俯仰角度柠到指定角度,俯仰完毕。

(4 ) 理论上,这时候我们拧动对焦环,让物平面上任何一点清楚就可以了。 但实际使用中,我建议用下面两个办法之一:


A)找到画面远景最高物体(比如一座山或一栋楼),用实时取景把这个物体的中间高度部分放大100%,调整对焦环让这部分清晰 (这是我喜欢的办法)。

B)找到画面中最重要的物体,比如前景, 用实时取景调整对焦环让这部分清晰。这个方法不如A准确,但可以一试。

  

(5)对焦完毕, 如果你的操作正确,那么物平面上的前景和远景一定都是清晰的。当然建议你用实时取景确认。

  

简单吧?

  

注意,很多单反相机在实时取景地时候,光圈是全开的,按下快门镜头光圈才会收缩到设定值(比如f/8)。这意味着我们拍下的照片,很可能比实时取景看到的更清晰。

  

拍摄风光,最有用的镜头是24mm和17mm移轴镜头,下面是这两个镜头的俯仰表格 。不用管它们是怎么计算出来的,直接用就可以了。不在表中的值,可以根据相临值估计,反正那么镜头上那么小的刻度值,不可能也没必要做到非常精密准确。 准确度能到0.5度就可以了。


虽然TSE镜头的俯仰角度超过5度,但这张表格只提供到5度的范围。因为俯仰超过5度后,景深范围薄如纸,已经几乎没有什么实用价值。


  

镜头俯仰的限制

  

前面说过,移轴镜头不能增加景深, 移轴镜头只能改变物平面的角度。当镜头下俯后,景深范围不再是一个立方形空间,而是一个锲形 。俯仰角度越大,这个锲形就越薄。 光圈越大,这个锲形也越薄。

  

我们多数风光摄影场景,是前景有些低矮的小花小草或石头,远景是高山。那么这样的锲形没问题。这也是移轴镜头看起来好像能增加景深的原因,因为它能轻松地让这样的场景从近到远都清晰。但是,如果画面中有超出了这个锲形的景物 - 比如前景有一丛比较高的植物,或远景有特别高的山,这些景物的顶部会超出景深范围,结果是他们下半部清晰,上半部不清晰。

  

下图里,前景的花和远景的山的上部都可能是虚的:


  

如果前景有棵大树呢?那么镜头俯仰就傻眼了,没有任何办法。

  

相机距离地面越低,我们需要的俯仰角度就越大,这个锲形也越薄。大角度的时候, 景深薄如纸,画面里任何高一点的物体都会超出范围,镜头俯仰的也就失去的实用性。

  

适合俯仰的场景

  

很多风光摄影场景适合镜头俯仰,特别是前景很平坦低矮,远景有山,山顶上是天空的时候。

  

前景低矮,意味着没有高物体会超出景深范围。远处有山,只要抚养角度不太大,山不太高(在画面里占据的比例不太大),这些山一般也在景深范围内。山顶的天空一般会超出景深范围,但天空虚了没关系,云彩稍微虚一点也没事(当然不能太虚)

  

下面这3张照片,显然是最适合俯仰的场景:前景很低矮,一直平整地延展到远方,远山也不高。


  

不适合镜头俯仰的场景

  

下面这几张照片,显然不适合使用镜头俯仰:

  

下面这张照片,不用说了,显然是最不适合俯仰的场景:前景那些高树,直接废掉了俯仰的武功。

  

这张前景距离镜头很近,但如果用俯仰,角度稍微大一点,峡谷顶部就会虚掉,因此只能景深合成:


  

这张前景距离镜头非常近,但如果用俯仰,必须用很大角度,那样的话,画面顶部会全部虚掉。


  

俯仰和移轴同时使用

  

俯仰和移轴是两个独立动作,可以同时使用。

  

比如,我们可以首先通过上下移轴动作来避免建筑或树木的东倒西歪,然后通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰。

  

我们也可以首先通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰,然后再通过左右移轴来实现广角镜头无缝接片(横接片)。如果我们不俯仰,那么镜头移到左边或右边的时候,都得拍几张然后景深合成,最后再拼图, 十分麻烦。

  

我们还可以首先通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰,然后再通过上下移轴来实现广角镜头无缝接片(竖接片)。如果我们不俯仰,那么镜头移到上边或下边的时候,都得拍几张然后景深合成,最后再拼图, 十分麻烦。


这就是佳能TSE镜头这样的移轴方向和俯仰方向独立的好处。 

  

题外话: 移轴镜头一般只能一个方向移轴(要么左右,要么上下)。如果是真正的技术相机,我们可以把三个独立动作同时结合起来使用:


·首先通过上下移轴动作来避免建筑或树木的东倒西歪

·然后通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰。

·最后通过左右移轴来实现无缝接片。

  

下图是首先通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰,然后再通过左右移轴来实现广角镜头无缝接片(横接片):


  

下图是首先通过俯仰动作来让画面从前到后都清晰,然后再通过上下移轴来实现广角镜头无缝接片(竖接片):


  

总结

  

- 在高像素时代,因为衍射效应,我们不能一味靠小光圈来实现大景深

- 景深合成非常有效,但很麻烦。镜头俯仰是一个前期解决问题的简便方法。

- 镜头俯仰本身不能增加景深

- 但镜头俯仰能改变物平面角度,能让我们更有效利用景深范围,在很多时候我们可以不用缩小光圈来让画面从最近到最远都清晰

- 镜头俯仰以后对对焦原理靠沙姆定律决定,但知道这个定律对实际使用没有任何帮助

- 镜头俯仰后,我们对焦的时候有3个变量需要控制: 光圈,俯仰角度,和对焦距离。

- 光圈比较简单,它决定了景深夹角。 对风光摄影来说,大部分时候我把光圈设定在f/8-f/11.

- 俯仰角度,和对焦距离是我们对焦时候需要确定的。

- 传统对焦方式靠来回反复调试,非常麻烦 - 我们需要同时控制两个变量 - 俯仰角度和对焦距离

- 查表对焦法让镜头俯仰后的对焦变得十分简单,直接,可靠。因为一旦相机高度确定后,俯仰角度就确定了,不会改变。我们只需要控制一个变量 - 对焦距离。

- 很多人错误的以为俯仰是万能的 - 错,相当多的场景无法使用俯仰。这是理论限制,和技术高低无关。所以我们不能放弃景深合成技术。

- 俯仰和移轴动作可以同时使用

  

好了,移轴镜头的俯仰动作就讲解完毕。我从来没有在公开课程里这么详细地讲解过俯仰技术动作,希望能对大家有帮助。  



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作者丨摄影师@云漫

文章为作者独立观点,不代表色影无忌立场




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